کهکشان ها چه هستند؟

کهکشانها چه هستند؟ در جهان کهکشان هايي وجود دارد که از توده هاي بسيار بزرگي از ستارگان، گاز و غبار تشکيل شده اند. کهکشان ها که چندين ميليون تا هزاران ميليارد ستاره را در برمي گيرند، بيشترين جرم قابل مشاهده جهان را در خود دارند و بيشترين جرم کهکشان نيز در ستارگان آن است. قطر کوچکترين کهکشان ها که کوتوله ناميده ميشوند، بيش از ۳۰۰ پارسک نيست، درحالي که قطر بزرگترين آنها ممکن است از ۳۰,۰۰۰ پارسک هم بيشتر باشد. کهکشان ها شکل هاي مختلفي دارند، برخي همانند کهکشان محلي ما ( راه شيري ) مارپيچي هستند، برخي بي نظمند اما ساختار بيشتر آنها منظم و يکنواخت است. اخترشناسي به نام هابل، براي نخستين بار کهکشان ها را رده بندي کرد. اين رده بندي بر مبناي نماي ظاهري کهکشان ها است و گرچه تکامل آنها را نشان نميدهد، ولي به شناخت ما از تکامل کهکشان ها کمک زيادي کرده است. هابل کهکشانها را به سه نوع اصلي تقسيم کرد : بيضوي، مارپيچي ، بي نظم. کهکشانهاي بيضوي اين کهکشانها کاملا به شکل بيضي هستند. نماي خارجي آنها صاف و همانند بيضي هاي کامل هندسي است. نقشه اي از درخشندگي هاي هم تراز در آنها ( اين نقشه ها، شبيه منحني هاي ارتفاعات هم تراز در جغرافياي طبيعي است) گروهي بيضي هم مرکز را نشان مي دهند که نوراني ترين آن در مرکز و بيضي هاي تدريجا کم نور در طرف خارج قرار دارند. تمام بيضيها به يک شکلند؛ شکل کامل و يکنواخت ساختار کهکشان هاي بيضوي، نشانه پيري و آرامش آنهاست. يعني از زماني بس دراز، رويداد قابل ملاحظه اي در آنها اتفاق نيفتاده است. با اندازه گيري سن اين کهکشان ها، در مي يابيم که شکل گيري ستارگان در آنها ، حدود ۱۰ ميليارد سال پيش متوقف شده است. اندازه گيري توضيع نور از مرکز يک کهکشان بيضوي به طرف بيرون، نشان مي دهد که شدت نور طبق منحني همواري کاهش مي يابد. اين منحني که ساختار کهکشان را توصيف مي کند، در تمام کهکشان هاي بيضوي يکسان است و فقط بزرگي و نيز درجه پهن شدگي کهکشان آن را تغيير مي دهد. ساختار اساسي همه کهکشان هاي بيضوي را به علت يکنواختي مي توان در يک فرمول خلاصه کرد: همه آنها يک شکل اند و تفاوتشان صرفا از نظر اندازه غني بودن کهکشان ها و همچنين گستردگي توضيع ستارگان است. اين واقعيت نشان مي دهد که کهکشان هاي بيضوي در گذشته اي بسيار دور شکل گرفته اند، بطوري که اثري از حالات اوليه آنها باقي نيست و شکل آغازين کهکشان ها در اثر رويدادهاي پيش آمده و هموار شدن مدار ستارگان، به کلي از بين رفته است. کهکشان هاي بيضوي معمولا از ميلياردها ستاره تشکيل يافته اند که مدار همه آنها حول مرکز جرم سيستم است. مقايسه ساختار اين کهکشان ها ، با مدل هايي که به طور رياضي طرح ميشوند ما را به تعيين انواع مدارهاي ستاره اي آنها راهنمايي مي کند. در کهکشان هاي مختلف ، آرايش مدار ستاره ها نيز گوناگون است، ولي به نظر مي رسد که درصد بيشتري از ستارگان اکثر کهکشانهاي بيضوي مدارهايي با برون مرکزي زياد دارند. در آنها تعداد کمي از ستارگان در مدارهاي تقريبا دايروي مي گردند و بقيه در مدارهايي به شکل بيضي هاي بسيار کشيده قرار دارند. يکنواختي مهم ديگر در کهکشانهاي بيضوي ، رنگ آنهاست؛ تمام آنها قرمزند و اختلاف بسيار اندکي از لحاظ رنگ دارند. اخترشناسان با اندازه گيري رنگ اين کهکشانها نتيجه گرفته اند که بيشتر ستارگان آنها پير هستند. زيرا ستارگان جوان به رنگ آبي و ستارگان پير به رنگ قرمز ديده مي شوند و بديهي است که يک کهکشان قرمز نمي تواند از ستارگان آبي تشکيل يابد. از مطالعه طيف کهکشانها، اطلاعات زيادي به دست مي آيد. طيف کهکشان از مجموع طيف ستارگان آن حاصل ميشود و آگاهي کلي از گونه هاي مختلف ستارگان به دست مي دهد. طيف کهکشان هاي بيضوي نيز حاکي از پير بودن ستارگان آنهاست. ويژگي يکسان ديگر در کهکشانهاي بيضوي اين است که تقريبا تمام ماده آنها به صورت ستاره است . مواد بين ستاره اي مانند ابرهاي گاز يا غبار ( بجز استثنائات کوچک و اتفاقي ) ندارد. از اين امر نتيجه ميشود که در حال حاضر ، هيچ ستاره اي در کهکشان هاي بيضوي شکل نمي گيرند. زيرا آنها فاقد گاز و غباري هستند که مواد خام را براي شکل گيري ستارگان آماده مي سازد. پيدايش ستارگان در اين کهکشان ها متوقف شده است و آنها اجرامي پايدار هستند. رده بندي انواع کهکشان بيضوي شکل در رده بندي هابل، کهکشانهاي بيضوي بر اساس نماي ظاهري به هشت گروه تقسيم ميشوند. اين تقسيم بندي نه بر اساس تمايز فيزيکي بلکه بر مبناي تمايز هندسي است. برخي از کهکشان هاي بيضوي با نماي خارجي تقريبا دايروي ديده مي شوند ، درحالي که، برخي ديگر بسيار کشيده هستند. اندازه کشيدگي بيضي با برون مرکزي آن مشخص ميشود. برون مرکزي ، نسبت قطر کوچک به قطر بزرگ بيضي است که نماي خارجي آن را شکل مي دهد. اگر قطر بزرگ را a و قطر کوچک را b بناميم ، زيررده هاي هابل با فرمول ( نسبت b بر اي -۱) E10 تعريف مي شوند که در آن E نماد بيضي است. مثلاٌ کهکشاني با نماي خارجي دايروي در زير رده ي E0 قرار مي­گيرند، زيرا a و b برابرند و در نتيجه ( نسبت b بر اي -۱) معادل صفر است؛ نيز رده ي يک بيضي بسيار کشيده مثلاٌ با نسبت a =b ، E7 خواهد بود. بين E0 و E7، هشت رده وجود دارد. بنا بر کشف هابل کهکشاني پهن ­تر از E7 وجود ندارد. ستاره شناسان نيز طي تحقيقي جديد در خصوص کهکشان هاي بزرگ و بيضوي شکل نشان دادند اين نوع از کهکشان ها بيشتر با خوردن کهکشان هاي کوچک اطراف خود رشد مي کنند. اين مطالعات نشان مي دهد در نهايت تا چند ميليارد سال ديگر گرانش کهکشاني سبب مي شود تا همه کهکشان ها در گروه ها و خوشه هاي بزرگ در ابرخوشه هاي کيهاني ادغام شوند.